ملتقى الفيزيائيين العرب - معلومة قيمة .. قوانين نيوتن

إسحاق نيوتن .. فيزيائي و فلكي و رياضي انجليزي ، ذلك العالم العظيم الذي قلب كل المفاهيم رأسا على عقب و أحدث بذلك ثورة علمية .. إن الأعمال التي قام بها نيوتن كانت أوضحت الكثير من التسائلات و الاشكاليات فقد بحثت أعماله في طبيعة الكون و الحركة .
القوانين الأساسية للحركة
تذكير : القوة هي كل مؤثر خارجي يؤثر على الجسم .. فيغير من حركته أو من شكله . تقاس بالربيعة ( أو الدينامو متر ) و وحدتها النيوتن .
قام نيوتن باكتشاف ثلاثة قوانين لحركة الأجسام ، و لم يطرأ على هذه القوانين أي تعديل أو تغيير و بقيت على حالها منذ القرن 16 م و ما زالت مقبولة حتى يومنا هذا مما يبين لنا عظمة هذا العالم الذي سجل اسمه فب التاريخ بمداد من ذهب .. و هذه القوانين هي كالتالي :
قانون نيوتن الأول : مبدأ العطالة
إن هذا المبدأ هو تعبير عن حركة جسم لا يخضع لتأثير قوى خارجية ، لقد تنبأ بهذا المبدأ الفيزيائي الإيطالي غاليلي غاليلو و صاغه نيوتن خلال وضعه لقوانين الحركة و الذي ينص على ما يلي :

يحافظ كل جسم على سكونه أو حركته المستقيمة المنتظمة إذا لم تتدخل أية قوة خارجية لتغير حالته الحركية .

هذا يعني أن الجسم الساكن يبقى الساكن يبقى ساكنا و الجسم البذي يتحرك بسرعة ثلبتة ( حركة منتظمة ) ما دام أنه لا يتأثر بقوة . من هذا القانون نستنتج ما يلي :
- كل جسم ساكن لا يخضع لقوة .
- كل جسم يتحرك بحركة منتظمة لا يخضع لقوة .
- كل جسم يتحرك بحركة غير منتظمة يخضع حتما لقوة .
قانون نيوتن الثاني : المبدأ الأساسي للتحريك

إذا أثرت قوة أو مجموعة قوى على جسم ما فإنها تكسبه تسارعاً ، يتناسب طرديا مع محصلة القوى المؤثرة .

ملاحظة : التسارع هو معدل تغير السرعة بالنسبة للزمن .
هذا القانون يبين أن القوة المؤثرة على الجسم أثناء حركته هي السبب الرئيسي في تغيير سرعته ، فتكسب هذا الجسم تسارعا يتناسب طرديا معالقوة المؤثرة بالشكل التالي :
- القوة معدومة ------------------------- التسارع معدوم .
- القوة متزايدة ( موجبة ) ---------------التسارع متزايد ( موجب ) .
- القوة متناقصة ( سالبة )-------------- التسارع متناقص ( سالب ) .
قانون نيوتن الثالث : مبدأ الفعلين المتبادلين
تذكير : للقوة أربعة عناصر أساسية هي :
- نقطة التأثير : هي خط عمل القوة .
- الحامل : هو خط عمل القوة .
- الجهة : هي الاتجاه الذي تؤثر فيه القوة على الجسم .
- الشدة : هي قياس لهذه القوة .
لكل فعل رد فعل ، مساو له في المقدار و معاكس له في الاتجاه .

و هذا يعني أن :
إذا أثر جسم a على جسم b بقوة Fa/b فإن الجسم b يؤثر بدوره و في نفس اللحظة على الجسم a بقوة Fb/a .. بحيث يكون :
- القوتان من طبيعة واحدة ( بعديتين أو تلامسيتين )
- نقطة التأثير هما مركزي الجسمين .
- حاملاهما واحد و هو المستقيم المار من مركزي الجسمين .
- شدتاهما واحدة ( معدومة ) .
- جهتاهما متعاكستين .
إن هذا القانون يبين أنه لا يمكن عزل الأجسام في الطبيعة ، أي أن كل الأجسام تخضع لتأثير القوى .. كما يبين أيضا أنه لا يمكن أن توجد قوة واحدة ، بل تكون بشكل مثنى مثنى أو أكثر .
- إن هذا القانون هو المسؤول عن تماسك المادة في الكون و له عدة تطبيقات , مثل الأفعال المتبادلة التجاذبية و الأفعال المتبادلة الكهرومغناطيسية ...
نتيجة عامة :
نستنتج من هذه القوانين الثلاثة أن القوة هي السبب الرئيسي في التأثير على حركة أي جسم ( تغيير سرعته و مساره ) .
لقد أعطت هذه القوانين الثلاثة المتكاملة وصفا دقيقا لحركة أي جسم في هذا الكون وفق النظرية الجديدة القائلة بنسبية الحركة ، و أعطت علاقة واضحة بين القوة و الحركة و مهدت لعلم الميكانيك الكلاسيكية ( أو الميكانيك النيوتنية ) .